基于正交实验的壅塞空化器数值试验

影响空化强度的因素较多,如空化器结构形状与参数的不同组合,系统水力参数的不同组合,以及它们之间的相互匹配等。基于正交试验的方法,利用Fluent软件对不同结构参数和水力参数的壅塞空化器进行数值模拟试验,建立在不同参数组合下以壅塞空化器内空隙率和背压力为特征的正交试验评价指标,研究各因素对壅塞空化器空化强度的影响程度。结果表明:影响空化强度的因素从大到小依次是流量Q、背压Pb、入口锥角、壅塞管直径d和长度L,最优壅塞空化的参数组合是流量为2.0 m3/h、背压为70 k Pa、入口锥角为35°、壅塞管直径为10 mm和长度为50 mm。     

基于正交试验的壅塞空化器数值试验

影响空化强度的因素较多,如空化器结构形状与参数的不同组合,系统水力参数的不同组合,以及它们之间的相互匹配等。基于正交试验的方法,利用Fluent软件对不同结构参数和水力参数的壅塞空化器进行数值模拟试验,建立在不同参数组合下以壅塞空化器内空隙率和背压力为特征的正交试验评价指标,研究各因素对壅塞空化器空化强度的影响程度。结果表明:影响空化强度的因素从大到小依次是流量Q、背压Pb、入口锥角、壅塞管直径d和长度L,最优壅塞空化的参数组合是流量为2.0 m3/h、背压为70 k Pa、入口锥角为35°、壅塞管直径为10 mm和长度为50 mm。     

文丘里管空化反应器的空化特性研究

文丘里管空化反应器广泛应用于水处理领域,深入研究其空化特性,对进一步提升其应用水平具有重要意义.文章建立了15个不同喉部直径和入口锥角的文丘里管空化反应器的数值模型,利用数值模拟结果计算了空化出生位置的空化数,分析了空化数变化情况及其与气含率、入口锥角、喉部直径的变化关系.结果表明:喉部直径为3 cm和入口锥角18°的...     

基于Fluent的拉瓦尔喷嘴结构优化设计

拉瓦尔喷嘴进口直径、喉管直径、喷管出口直径、收缩段长度,扩张段长度对于其雾化效果都有一定的影响。本文采用无量纲量的方法,通过Fluent对拉瓦尔喷嘴结构中喉管直径、喷管进口直径、收缩段长度三个变量配合的多种工况进行仿真研究,从而得到拉瓦尔喷嘴最优的结构参数。     

文丘里管水力空化反应器空化流场特性分析

在综合考虑入口压力、不同喉部直径、不同入口加氧量、液体可压缩性以及湍流作用等情况下,以文丘里管喉部压力小于等于相应温度下的饱和蒸汽压为依据,设计了空化装置。基于连续性方程、伯努利方程、空化泡动力学方程求解了空泡径向非线性方程。采用计算流体软件FLUENT以文丘里管不同入口压力、喉部直径和入口加氧量等为变量进行了单因素数值模拟试验,获得了文丘里管反应器内空泡的成长与溃灭特性,分析了湍流作用下入口压力及不同喉部直径对空化泡运动特性及其所形成压力脉冲的影响规律。搭建水力空化装置试验台对污水进行处理测试,试验处理结果表明:对石油污水处理后COD(chemical oxygen demand,化学需氧量)降低41.14%,对造纸厂污水处理后COD降低63.83%,说明空化反应器合适的结构参数和控制参数有利于提高空化强度。     

棉花异纤剔除喷管流道形状优化设计

针对异纤分拣机剔除系统喷管板不合理设计导致的喷管板气流出口速度分布不均匀和能量损耗大的问题,对剔除系统喷管板的上板进行了喷管流道形状优化设计,采用维托辛斯基(Vitosinski)曲线方法和富尔士(Furs)方法设计一个传统的拉瓦尔喷管,用等长度等截面积方法对其进行矩形截面的转换,运用数值方法验证了转换的最佳起始点为喉部到扩张段20%的位置,出口截面宽高比在1.0～0.7时转换效果最佳,在这2个约束条件下对喷管板上板进行变形。对优化前后的喷管板进行整体的数值模拟,结果表明:气流出口速度由最大相差10%左右减小到相差0.3%左右,入口压力由0.4 MPa减小到了0.2 MPa,使喷管出口速度变得均匀,并减小能量损耗。     

喷管结构因素对喉部沉积影响的实验研究

本实验研究中使用了小型固体推进剂火箭发动机及不同结构参数的喉部组件,用于研究喷管结构因素对喷管喉部沉积的影响.在实验中成功地观察到了喷管喉部沉积的现象,并且获得了结构因素(包括喷管喉衬的厚度、喉部表面的粗糙度、收敛角及喉部过渡园弧半径)对喷管喉部沉积影响的初步规律.其中,喉衬厚度的影响是最显著的.实验结果为喷管喉部沉积机理的研究提供了依据,并且提出了可用于消除喷管喉部沉积现象的措施.     

扩张角对型面喷管的推力影响数值仿真

为了研究扩张角对型面喷管推力的影响,利用AUTO-CAD建立二维轴对称型面喷管几何模型,通过控制初始段和出口段扩张角的角度获得喷管的型面,利用FLUENT软件对喷管进行了二维粘性流动数值模拟,得到了喷管内流场的速度云图、压力云图、喷管出口的压力、轴向速度变化曲线以及喷管的质量流率,利用推力公式,运用数据处理得到喷管出口参数平均值,求得型面喷管的推力。计算结果表明:在扩张比恒定的条件下,随着喷管初始扩张角的增大,喷管的推力先增大,而后保持不变;随着出口扩张角的增大,喷管的推力逐渐减小。这项研究可为固体火箭或导弹发动机的设计奠定了基础。     

基于CFD的微型拉伐尔喷嘴选型与扩张段长度仿真优化研究

毫米级微型拉伐尔喷嘴应用于微推进系统、超音速气流粉碎技术、激光切割等领域。确定微喷嘴基本参数后,根据可加工性要求,喷嘴选型和喷嘴扩张段长度直接影响到加工工艺难度,利用计算流体力学（computational fluid dynamics以下简称CFD）分析方法,对不同类型和不同扩张段长度的喷嘴进行流场仿真,确立了本研究微喷嘴的选型规则和最优扩张段长度。结果表明：二维轴对称喷嘴相比矩形截面喷嘴具有较大的出口速度,建议毫米级喷嘴选型时采用二维轴对称喷嘴;对不同扩张段长度的二维轴对称喷嘴的流场仿真分析,通过对比喷嘴出口中心速度、推力及效率,表明在本研究条件下扩张段长为3mm时是最优长度。CFD仿真分析方法可用于其它微型拉伐尔喷嘴的选型及扩张段长度的确定,研究有助于在保证喷嘴性能的前提下,降低喷嘴加工难度。     

文丘里管结构参数对水力空化降解罗丹明B染料废水的影响

为研究文丘里管结构参数对水力空化强度的影响,设计了以文丘里管为核心的水处理装置,选用8个尺寸不同的文丘里管处理罗丹明B废水.研究了文丘里管结构参数、入口压力及反应时间对空化效果的影响,结果表明:文丘里管空化效应优劣与其结构参数有关.随着入口压力的增大(0.3~0.5MPa)、喉径比的降低(0.24~0.08)、喉管长度的增加(25~35mm),不同文丘里管对罗丹明B降解率均呈现先增加后降低的趋势;随着反应时间的增加(0~60min)、扩散段长度的增加(30~90mm),罗丹明B降解率均呈现上升趋势,最高可达15.8%.     

单孔喷油嘴内部燃油流动的CFD研究

采用Fire软件对单孔喷油嘴内部燃油的流动进行计算,得到了喷油嘴内的流动特性,如流速、空穴、质量流量等的分布。分析了喷孔直径和喷孔入口圆角的不同对其内部流动特性的影响。计算结果表明:喷孔直径越大,流速变化率越快,空穴越早出现、长度越长、强度增加;喷孔入口圆角越大,喷孔出口的流速越大,空穴越晚出现、强度变弱。     

燃油喷嘴结构参数对空化性能的影响研究

柴油机喷嘴内的空化对柴油机的性能会产生严重影响,一方面它能促进燃油的雾化,使得燃油在发动机内部能高效、充分的燃烧,降低了积炭产生的可能;另一方面空化能引起喷嘴内部的空蚀磨损,从而影响喷嘴的使用寿命与性能。本文通过计算流体力学,采用VOF模型加空化模型研究喷嘴的结构参数对空化性能的影响。采用无量纲量的方法,对气液进口夹角比、气液进口长度比,气液进口直径比三个无量纲量进行分析。为以后研究气液两相燃油喷嘴燃油雾化特性提供理论基础。     

The influence of Laval nozzle throat size on supersonic molecular beam injection

Railway Engineering Science - In this study, finite element analysis (FEA) has been used to investigate the effects of different Laval nozzle throat sizes on supersonic molecular beam. The...     

诱导轮叶片后倾角对高速泵空化性能及诱导轮内部能量转换的影响

为研究高速变螺距诱导轮叶片截面在子午面的后倾角变化对高速离心泵空化性能及内部能量转换的影响,采用数值计算与试验相结合的方法,在叶片截面子午面内的几何形状参数不变的情况下,通过改变高速诱导轮叶片截面在子午面内的后倾角度,设计4组诱导轮方案。通过数值计算与试验结果分析对比发现:当诱导轮叶片截面在子午面内的后倾角在一定范围内增大时,高速离心泵的空化性能会得到改善;当叶片截面在子午面内的后倾角超过一定范围时高速离心泵的空化性能反而会降低;诱导轮叶片截面后倾角的变化会改变诱导轮进口轮缘轮毂的安放角,改善冲角与叶片进口安放角的匹配,抑制叶片入口轮缘处空化的发生;叶片后倾角对泵的外特性影响很小,说明改变诱导轮的叶片截面后倾角对叶片做功能力基本无影响;诱导轮的空化状态会影响诱导轮的能量转换,空泡附着在诱导轮叶片上会降低叶片的做功能力,通过相同空化数下不同诱导轮流道横截面上的总压分布,空化性能最好的方案中能量转换越好。     

结构参数对自激式脉冲射流装置性能的影响

运用自行研制的脉冲射流试验装置,就自激式脉冲射流装置的上下喷嘴直径、腔长和腔径等结构参数对其性能的影响进行了试验,分析了上喷嘴直径一定时,其他结构参数对射流打击力的影响.研究表明,在一定工作压力下,不同下喷嘴直径下的射流打击力随腔长的变化和不同腔径下的射流打击力随下喷嘴直径的变化不同;在不同工作压力下,某一下喷嘴直径下...     

头形对细长体超空泡生成与外形影响的实验研究

在水洞中对具有非流线形头形的轴对称细长体模型进行了空泡系列实验研究。发现了非流线形头形细长体的空化起始仅决定于空化数，并在一定的空化数下具有稳定的起始位置、脱体角和空化区域；圆锥系列头形(包括圃盘与不同直径系列)细长体可以生成3种稳定的空泡基本形态：局部附体空泡、模型体尾部闭合超空泡和模型体尾部之后闭合超空泡，超空泡的基本外形为椭球体；圆锥系列头形生成的超空泡，在相同空化数下，超空泡的相对长度与长细比均随着锥顶角或直径的增大而增大；在相同的空泡相对长度或长细比下，随着锥顶角或直径的增大，对应的空化数也增大；具有攻角的头形，改变了空泡的脱体角，使超空泡出现了一定程度的不对称性，但并不改变超空泡的基本形态。     

旋流器后置型超音速分离管流场分析

结合气体动力学和流体热力学原理,设计了一种旋流后置型超音速分离管.针对新结构建立了三维数值计算模型,并结合可实现k-ε湍流模型对超音速分离管内部流场进行模拟,得出了管内轴心上的压力、温度、马赫数及湍动能的分布,同时对不同截面上径向的压力、温度、马赫数及旋流加速度进行了分析.结果表明:当压损比为47.5%时,分离管内Laval渐扩段(距离分离管入口98 mm处)出现明显的激波现象,获得最大马赫数1.736,此时膨胀得到的最低温度为190.52 K,可为超音速分离管提供足够的凝结动力;旋流发生器后面可获得较大的旋流加速度,产生较强的分离效果.     

水下两相冲压喷射发动机性能的数值模拟研究

为了对水下两相冲压喷射发动机的性能进行理论研究,分别对扩张段、混合腔及喷管进行分析并建立了物理模型.基于双流体模型,采用变步长的Runge-Kutta法进行了喷管内泡状流计算.综合各部分计算结果求得发动机推力与推进效率.重点研究了混合腔与入口面积比(Am/Ai)、发动机入口面积(Ai)、通气量、航行速度及初始气泡半径对发动机推力及效率的影响.计算结果表明:发动机推力和效率均随着面积比Am/Ai的增大而增大;当Am/Ai保持不变时,推力和效率随入口面积Ai的增大而增大;推力随着通气量、航行速度的增大而增大,效率却随其增大而减小;气泡初始半径增大时,发动机推力及效率同时减小.这将为两相冲压喷射发动机设计提供一定依据.